路由器发展趋势(2)
IP over SDH,IP over DWDM。这方面的技术进展完全源于光纤通信技术的进展。随着IP的核心地位逐渐被认同,IP over ATM、然后ATM over SDH的方式被IP直接over SDH的方式取代。SDH采用时分复用的方式承载多路数据。因此在核心网中需大量采用复用器交叉连接器。DWDM(密集波分复用)使得一根光纤上可用不同的波长传送多路信号。一般一根光纤上同时跑4个波长即可称为DWDM。自从1996年16个波长的DWDM光纤通信产品问世以来,到现在40个波长的DWDM技术已经实用化,80乃至于96个波长的DWDM产品也将在2000年内推出,我国也已经具备开发8个波长的DWDM技术。由于采用波分复用技术,数据在光纤上时的传送变得相当简单,光通信技术的进步使得光信号可以在800公里长的范围内直接传输而无需任何光电或光光再生放大器。IP数据包直接调制在某个波长上,无需再经过复用、解复用。甚至在核心网中,直接采用波长信息作为IP数据流的路径信息。
服务质量更好
前面所述的路由器在速度上的提高仍只不过是为了适应数据流量的急剧增加。而路由器发展趋势更本质、更深刻的变化是:以IP为基础的包交换数据将在未来几年内迅速取代已发展了近百年的电路交换通信方式,成为通信业务模式的主流。这意味着,IP路由器不仅要提供更快的速度以适应急剧增长的传统的计算机数据流量,而且,IP路由器也将逐步提供原电信网络所提供的种种业务。但是传统的IP路由器并不关心也不知道IP包的业务类型,一般只是按先进、先出的原则转发数据包,语音电话数据、实时视频数据、因特网浏览数据等等各种业务类型的数据都被不加区分的对待。由此可见,IP路由器要想提供包括电信广播在内的所有业务,提高服务质量(QOS)是其关键。这也正是目前各大网络设备厂商(包括Cisco,3Com,Nortel等)所努力推进的方向。各大厂商新推出的高、中、低档路由器中都不同程度地支持QoS,如Cisco的最高档12000系列,从硬件和软件协议两方面都对QoS有很强的支持,而其新推出的低端产品2600系列也支持语音电话这样的新业务应用。事实上,QoS不仅是路由器的一个发展趋势,以路由器为核心的整个IP网络都在朝这个方向发展。“三网合一”这样一个概念便是这个方向的产物。然而以传统IP路由器为核心的网络已经不能适应”三网合一”的趋势,以美国为首的各个国家都在推进能提供更好,更快的服务质量的网络技术的研发。其中路由器的研发又是其中的关键,公司成为推动这项技术的主要动力。
对QoS的支持来自软件和硬件两个方面。从硬件方面说,更快的转发速度和更宽的带宽是基本前提。从软件协议方面来说,近年来的努力,表现在以下几个结果:
PV4包头服务类型字段。IPV4包头中有一个3位的区域用以标识此IP包的优先级。据此优先级,IP路由器可以决定不同IP包的转发优先顺序。可以说,自IP协议制定之日起,就已经为日后提供更好的QoS预留了机制的保证。但由于IP网络在蓬勃发展的初期并不注重QoS。因此,一般这个人3位区域并没有被使用。不过,如我们下面分析所能看到,仅仅在IP包中定义服务类型是绝对不够的,通过信令在整个网络的各个环节都必须保证支持所要求的服务质量。
RSVP(资源预留协议)及相应的系列协议。这是IP路由器为提供更好的服务质量向前迈进的具有深刻意义的一步。传统上IP路由器只负责包转发,通过路由协议知道临近路由器的地址。而RSVP则类似于电路交换系统的信令协议一样,为一个数据流通知其所经过的每个节点(IP路由器),与端点协商为此数据流提供质量保证。RSVP协议一出现,立刻获得广泛的认同,基本上被任为较好地解决了资源预留的问题。但随着时间的推移,网络的爆炸性增长,RSVP所暴露出来的问题越来越多,主要体现在以下几个方面:
最根本的是,RSVP是以每一个数据流为协商服务对象,在网络流量爆炸性增长的情况下,路由器转发的数据流个数急剧增长,为提高转发速度,路由器中做了大量专门设计,已经根本不可能再为每个数据流进行复杂的资源预留协议。
其次,当由于线路繁忙或路由器故障等原因,路由修改时,需要重新进行一次相对耗时RSVP过程。
出于以上两个原因,IETF又新推出另一种QoS策略——DiffServ (Differentiated Service)。目前DiffServ的框架已基本确定,美国的internet2也选择DiffServ作为其QoS策略。与DiffServ相比,RSVP是一种Integrated Service,集中控制策略,而DiffServ则是一种分散控制策略,其精髓是仅控制路径中每一跳(per hop)的行为。终端应用设备通过SLA(Service Level Agreement)与边缘路由器协商获得其应用数据流可得到保证的服务级别。根据这个服务级别,边缘路由器为每个接收到的数据包打上级别的标记,而核心路由器则只是根据每个包的服务级别的标记决定转发时的调动行为。由于客户只是与边缘路由器协商并获得服务级别保证,在一个相互关联的大网中,由于网络流量不均匀等原因,不同边缘路由器所提供的相同级别的服务等级的实际服务质量并不一样,这就需要不同的提供QoS服务等级的网络区域之间也通过SLA相互交流流量信息,以避免或减少上述情况的发生。
多协议标记交换(MPLS)也被用来解决QoS问题。但其覆盖范围是核心网络路由器。为建立合理的核心路由间的交换路径,核心路由器间需要定时交换流量等状况信息。
管理更加智能
随着网络流量的爆炸性增长,网络规模日益膨胀,以及对网络服务质量的要求越来越高,路由器上的网络管理系统变得日益重要,网络连接已成为日常工作,生活中不可缺的部分。在保证质量的情况下最大限度地利用带宽、及早发现并诊断设备故障,迅速方便地根据需要改变配置,这些网络管理功能都日益成为直接影响网络用户和网络运营商利益的重要因素。在网络协议七层模型中,网络管理属于高层应用,目前各厂家网络管理的一个重要发展趋势是向智能化方向发展。所谓智能化又体现在两个方面,一是网络设备(路由器)之间信息交互的智能化;二是网络设备与网络管理者之间信息交互的智能化。
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